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सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) न केवल राष्ट्रीय रक्षा सुरक्षा के लिए एक महत्वपूर्ण तकनीक है, बल्कि वैश्विक ऑटोमोटिव और ऊर्जा उद्योगों में प्रगति को बढ़ावा देने वाली एक प्रमुख सामग्री भी है। SiC एकल क्रिस्टल की प्रसंस्करण श्रृंखला में, उगाए गए पिंड को वेफर्स में काटना पहला कदम है, और इस स्लाइसिंग चरण का प्रदर्शन बाद के पतले और पॉलिशिंग प्रक्रियाओं की दक्षता और गुणवत्ता को निर्धारित करता है। हालाँकि, वेफर स्लाइसिंग अक्सर सतह और उपसतह दरारों को प्रेरित करती है, जो वेफर टूटने की दर और समग्र विनिर्माण लागत को काफी बढ़ा देती हैं। इसलिए, स्लाइसिंग के दौरान सतह दरार क्षति को नियंत्रित करना SiC डिवाइस निर्माण की प्रगति के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।

वर्तमान में, SiC पिंड स्लाइसिंग दो प्रमुख चुनौतियों का सामना करता है:

1. पारंपरिक मल्टी-वायर सॉइंग में उच्च सामग्री हानि
   SiC एक अत्यंत कठोर और भंगुर सामग्री है, जो कटिंग और पॉलिशिंग को अत्यधिक चुनौतीपूर्ण बनाती है। पारंपरिक मल्टी-वायर सॉइंग अक्सर प्रसंस्करण के दौरान गंभीर धनुष, ताना और दरार का कारण बनता है, जिसके परिणामस्वरूप पर्याप्त सामग्री का नुकसान होता है। Infineon के डेटा के अनुसार, पारंपरिक पारस्परिक फिक्स्ड-अपघर्षक डायमंड वायर सॉइंग विधि के तहत, स्लाइसिंग के दौरान सामग्री उपयोग दर केवल लगभग 50% है। बाद में पीसने और पॉलिशिंग के बाद, संचयी नुकसान 75% तक (प्रति वेफर लगभग 250 µm) तक पहुंच सकता है, जिससे एक बहुत ही सीमित उपयोग योग्य भाग रह जाता है।

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1. लंबा प्रसंस्करण चक्र और कम थ्रूपुट
   अंतर्राष्ट्रीय उत्पादन डेटा से पता चलता है कि 24 घंटे के निरंतर संचालन के साथ, 10,000 वेफर्स का उत्पादन करने में लगभग 273 दिन लग सकते हैं। बाजार की मांग को पूरा करने के लिए, बड़ी मात्रा में वायर-सॉ उपकरण और उपभोग्य सामग्रियों की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, मल्टी-वायर सॉइंग उच्च सतह/इंटरफ़ेस खुरदरापन पेश करता है और धूल और अपशिष्ट जल जैसी गंभीर संदूषण समस्याओं का कारण बनता है।

इन महत्वपूर्ण चुनौतियों का समाधान करने के लिए, नानजिंग विश्वविद्यालय में प्रोफेसर ज़ियांगकियान शियू की शोध टीम ने बड़े पैमाने पर SiC लेजर स्लाइसिंग उपकरण विकसित किया है। यह अभिनव तकनीक वायर सॉइंग के बजाय लेजर स्लाइसिंग को अपनाती है, जिससे सामग्री का नुकसान काफी कम हो जाता है और उत्पादन क्षमता बढ़ जाती है। उदाहरण के लिए, एक ही 20 मिमी SiC पिंड का उपयोग करते हुए, लेजर स्लाइसिंग द्वारा उत्पादित वेफर्स की संख्या पारंपरिक वायर-सॉइंग की तुलना में दोगुनी से अधिक है। इसके अतिरिक्त, लेजर द्वारा स्लाइस किए गए वेफर्स बेहतर ज्यामितीय गुण प्रदर्शित करते हैं, जिसमें सिंगल-वेफर मोटाई 200 µm जितनी कम हो जाती है, जिससे वेफर आउटपुट और बढ़ जाता है।

प्रतिस्पर्धी लाभ
परियोजना ने एक बड़े आकार के प्रोटोटाइप लेजर स्लाइसिंग सिस्टम के विकास को सफलतापूर्वक पूरा कर लिया है, जो 4–6 इंच अर्ध-इंसुलेटिंग SiC वेफर्स के साथ-साथ 6-इंच प्रवाहकीय SiC पिंडों की स्लाइसिंग और थिनिंग को प्राप्त करता है। 8-इंच SiC पिंड स्लाइसिंग के लिए सत्यापन वर्तमान में चल रहा है। उपकरण कई लाभ प्रदान करता है, जिसमें कम स्लाइसिंग समय, उच्च वार्षिक वेफर आउटपुट और प्रति-वेफर सामग्री का नुकसान कम होता है, जिसमें समग्र उत्पादन उपज में 50% से अधिक का सुधार होता है।

बाजार की संभावनाएं
बड़े पैमाने पर SiC लेजर स्लाइसिंग उपकरण भविष्य के 8-इंच SiC पिंड प्रसंस्करण के लिए मुख्य उपकरण बनने की उम्मीद है। वर्तमान में, ऐसे उपकरण जापान से आयात पर बहुत अधिक निर्भर हैं, जो न केवल महंगे हैं बल्कि निर्यात प्रतिबंधों के अधीन भी हैं। SiC लेजर स्लाइसिंग और थिनिंग उपकरण की घरेलू मांग 1,000 से अधिक इकाइयों से अधिक है, फिर भी कोई परिपक्व घरेलू समाधान व्यावसायिक रूप से उपलब्ध नहीं हैं। इसलिए, नानजिंग विश्वविद्यालय द्वारा विकसित बड़े पैमाने पर SiC लेजर स्लाइसिंग उपकरण में जबरदस्त बाजार क्षमता और आर्थिक मूल्य है।

SiC अनुप्रयोगों से परे, इस लेजर स्लाइसिंग सिस्टम को अन्य उन्नत सामग्रियों जैसे गैलियम नाइट्राइड (GaN), गैलियम ऑक्साइड (Ga₂O₃), और हीरे पर भी लागू किया जा सकता है, जिससे इसकी औद्योगिक अनुप्रयोग संभावनाएं व्यापक हो जाती हैं।